Družice Proba-V bude testovat optická vlákna

Družice Proba-V
26 březen 2013

Kromě hlavního úkolu, kterým je mapování vegetace na naší planetě, bude družice ESA Proba-V na oběžné dráze sloužit také jako miniaturní technologická laboratoř. Přestože je menší než jeden metr krychlový, ponese celkem pět technologických experimentů: mezi nimi i zkoušku toho, jak budou pracovat optická vlákna ve vesmíru.

Partnerské společnosti v Norsku a Španělsku dokázaly během rekordních tří měsíců zkompletovat zařízení Hermod, které je určeno k testování nových vícesvazkových optických kabelů a konektorů. Pojmenováno je po božském poslovi ze severské mytologie.

Půjde přitom o první ze dvou experimentů ESA s optickými vlákny, které poletí v letošním roce: Hermod je modifikovanou verzí jednoho z přidružených zařízení, které poletí na plnohodnotném telekomunikačním satelitu Alphasat v průběhu letošního léta.

V pozemských systémech nahrazují optická vlákna – šířící pulsy světelných signálů skrze skleněná vlákna tloušťky lidského vlasu – v komunikační infrastruktuře klasickou metalickou kabeláž. Jejich výhodou je prakticky neomezená šířka pásma, nižší hmotnost a naopak vyšší flexibilita.

Fibre optics
Optická vlákna

Konstruktéři družic se o optická vlákna zajímají především z důvodu snížení hmotnost vynášených zařízení, protože typická družice nese mnoho kilogramů drátů. Další výhodou optických vláken je jejich odolnost vůči teplotním odchylkám a radiaci.

Navíc optická vlákna negenerují žádný elektrický šum, který by mohl negativně ovlivňovat další systémy. Tato vlastnost rozhodla o jejich zařazení do mise ESA SMOS, která byla vypuštěna v listopadu 2009.

Satelit SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) detekuje i ty nejslabší rádiové emise z pozemských oceánů a zemského pokryvu. Tyto by přitom mohly být při použití klasických metalických kabelů spolehlivě přehlušeny. Družice proto místo nich nese 500 metrů optických vláken.

Družice SMOS na oběžné dráze

Kromě toho ještě satelit Proba-2, který se do vesmíru vydal stejnou nosnou raketou jako SMOS, demonstroval možnosti využití optických vláken jako palubních senzorů pro sledování teploty a tlaku. S jejich pomocí tak vytvořil jakýsi nervový systém.

„Mise SMOS byla průkopníkem v použití optických vláken, jenže všechny konektory na ní bylo nutné udělat individuálně. To kladlo vysoké nároky na integrační proces,“ vysvětluje technik ESA Stephan Hernandez, který má nyní na starosti dohled nad zařízením Hermod.

„Naším dnešním cílem je učinit využívání optických kabelů v kosmických technologiích běžnější stejně jako snížit potřebu kabeláže na družicích. Chceme toho dosáhnout využitím stejných konektorů, které jsou dnes běžné v pozemských aplikacích.“

Družice Alphasat

„Na základě požadavků z kosmického průmyslu vznikl projekt na odzkoušení těchto konektorů v kosmických aplikacích. A pak se náhle objevila příležitost odzkoušet je už na družici Proba-V.“

ESA na projektu pracovala s norskou společností T&G Elektro a španělskou firmou DAS Photonics, aby se podařilo splnit šibeniční tříměsíční termín nutný k přípravě zařízení pro misi Proba-V. Aby ušetřil čas, tým využil hotový systém Alphasat Environment Monitor (na něj dohlíží portugalská firma EFACEC), který bude testovat činnost optických vláken v prostředí geostacionární dráhy. Experiment Hermod by také nebylo možné realizovat bez vstřícnosti a podpory projektového týmu mise Proba-V.

Hermod payload

“Our experiment comprises 12 fibres inside four independent transmission lines with eight high link connectors,” added Stephan.

“The electronics generate randomised signals to pass through the system, and measures the bit rate error over time.

“Our aim is to build up a detailed statistical picture of how the different connectors perform across the satellite’s lifetime, combined with additional orbital and environmental parameters such as temperature measurements.”

Hermod aboard Proba-V

The original project that Hermod spun out of was backed through ESA’s General Support Technology Programme, which helps to convert promising concepts into space-ready products, as well as the Agency’s Strategic Initiatives programme.

The experience of this project is also being applied to write the rules of fibre optics assembly for future space missions – contributing to the updating of an European Coordination on Space Standardization (ECSS) technical guide. The ECSS forms a single set of standards for use across all European space activities.

Hermod is one of five guest payloads aboard Proba-V, also including an experimental aircraft detector, a pair of radiation monitors and a communication amplifier made from promising new semiconductor gallium nitride.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.